JPS6116704Y2 - - Google Patents

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JPS6116704Y2
JPS6116704Y2 JP14626576U JP14626576U JPS6116704Y2 JP S6116704 Y2 JPS6116704 Y2 JP S6116704Y2 JP 14626576 U JP14626576 U JP 14626576U JP 14626576 U JP14626576 U JP 14626576U JP S6116704 Y2 JPS6116704 Y2 JP S6116704Y2
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electrodes
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charge
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Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、電荷転送素子を使用しながら、ラン
ダム・アクセスが可能である半導体記憶装置に関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a semiconductor memory device that allows random access while using a charge transfer element.

一般に、電荷転送素子は、第1図に見られる如
き電極E1,E2……を有し、これ等電極E1等に電
圧を印加することに依り電荷を転送する。今、電
荷の転送方向をxとし、同じ方向に電極長Lをこ
れに直交する方向に電極幅Wをそれぞれ定義する
と、通常の場合、L<Wであり、電極長Lは短い
方が電荷の転送効率は良好である。
Generally, a charge transfer element has electrodes E 1 , E 2 . . . as shown in FIG. 1, and charges are transferred by applying a voltage to these electrodes E 1 and the like. Now, let x be the charge transfer direction, and define the electrode length L in the same direction and the electrode width W in the direction orthogonal to this. In the normal case, L<W, and the shorter the electrode length L, the more the charge is Transfer efficiency is good.

しかしながら、電荷の転送効率が若干低下して
も、電荷転送方向に長い電極を有する電荷転送素
子を用いると、その特徴と活かした新しい装置を
得ることができる。
However, even if the charge transfer efficiency is slightly reduced, by using a charge transfer element having an electrode long in the charge transfer direction, a new device can be obtained that takes advantage of its characteristics.

本考案は、電荷転送方向に延びる長い電極を有
する電荷転送素子をビツト線とし、これに通常の
電荷転送素子で構成されたメモリ・セルを組み合
せ、従来シフト・レジスタ的な作用しかできなか
つた電荷転送素子使用の半導体記憶装置にランダ
ム・アクセスの機能を持たせるようになし得るも
ので以下これを詳細に説明する。
The present invention uses a charge transfer element having a long electrode extending in the charge transfer direction as a bit line, and combines this with a memory cell composed of an ordinary charge transfer element to transfer charge, which previously could only function like a shift register. A semiconductor memory device using a transfer element can be provided with a random access function, which will be described in detail below.

通常、電荷転送素子の電荷転送のモードは、ド
リフト電流成分と、拡散電流成分とが考えられる
が、電極長Lが大になるとドリフト電流成分は期
待できなくなり、拡散電流成分が支配的となる。
Normally, the mode of charge transfer of a charge transfer element is considered to be a drift current component and a diffusion current component, but as the electrode length L becomes large, the drift current component cannot be expected, and the diffusion current component becomes dominant.

今、第2図aに見られる如く、シリコン半導体
基板SBに二酸化シリコン絶縁層IS及び電極E1
E2……を形成した電荷転送系を考えた場合に
は、 τF=L/2.46D なる時定数に依つて電荷の拡散が行なわれる。
尚、Dはキヤリヤの拡散定数であつて、若し電子
であればDeで表わされる。
Now, as seen in FIG. 2a, a silicon dioxide insulating layer IS and an electrode E 1 are formed on a silicon semiconductor substrate SB.
When considering a charge transfer system in which E 2 .
Note that D is the diffusion constant of the carrier, and if it is an electron, it is expressed as De.

第2図bは電極E1とE2とが同電位である場合
に電極E1の下に在つた電荷が電極E2の下へ転送
される状態を表わし、第2図cは電極E1に於け
る電位が低下し、電荷が電極E1の下から電極E2
の下へと向つて押し出される状態を表わしてい
る。
Fig. 2b shows the state in which the electric charge existing under the electrode E1 is transferred to the underside of the electrode E2 when the electrodes E1 and E2 are at the same potential, and Fig. 2c shows the state where the electric charge existing under the electrode E1 is transferred to the underside of the electrode E2 . As the potential at
It represents the state of being pushed downwards.

さて、第2図bの状態に於いて、電極E1から
E2へ電荷を50〔%〕転送するには、τ/100〜τ
/10の 時間があれば充分であり、また、第2図cの状態
に於いては押し出し効果を充分にして99〔%〕の
転送をするのにはτFの時間があれば良い。
Now, in the state shown in Figure 2b, from electrode E1
To transfer 50% of charge to E 2 , τ F /100 ~ τ F
A time of /10 is sufficient, and in the state shown in FIG. 2c, a time of τ F is sufficient to achieve a sufficient extrusion effect and transfer 99%.

そこで、第3図に見られる如き電荷の転送系を
考えて見る。
Therefore, let us consider a charge transfer system as shown in FIG.

図に於いて、E11,E12,E13,E14,E15は電極
であり、電極E11,E12,E14,E15の電極長Lは通
常の電荷転送素子と同様に小さく、転送効率は
99.9〔%〕程度とし、電極E13の電極長Lは大で
あり、L≫Wであつて、例えばL=100〜1000
〔μm〕であるとする。
In the figure, E 11 , E 12 , E 13 , E 14 , and E 15 are electrodes, and the electrode lengths L of the electrodes E 11 , E 12 , E 14 , and E 15 are small like normal charge transfer elements. , the transfer efficiency is
The electrode length L of the electrode E 13 is about 99.9 [%], and the electrode length L of the electrode E 13 is large, and L≫W, for example, L = 100 to 1000.
Suppose that it is [μm].

今、L=100〔μm〕、De≒3.5×10-3〔m2
秒〕とすると、 τF=(0.1×10−3/2.46×3.5×
10−3〓1.16〔μs〕 となる。
Now, L=100 [μm], De≒3.5×10 -3 [m 2 /
seconds], then τ F = (0.1×10 −3 ) 2 /2.46×3.5×
10 −3 〓1.16 [μs].

また、L=50〔μm〕、電極に印加するパルス
の立下り(電荷の押し出しに影響を及ぼす)を70
〔ns〕とした場合に転送効率は99.7〔%〕である
とされている。L=50〔μm〕のときはτF〓290
〔ns〕であるから、 τ/τ=70/290〓0.24 但しL<W となる。尚、τは転送パルスの立下り時間であり
電荷の押し出し効果を決定する。
In addition, L = 50 [μm], and the fall of the pulse applied to the electrode (which affects charge extrusion) is 70
When [n s ], the transfer efficiency is said to be 99.7 [%]. When L=50 [μm], τ F 〓290
Since [n s ], τ/τ F =70/290〓0.24 where L<W. Note that τ is the fall time of the transfer pulse and determines the charge pushing effect.

前記説明で理解できようが、例えば電極E11
下に在る電荷は、電極E12,E13,E14に対応する
領域を介し、かなりな速さで電極E15の下まで転
送することができる。
As can be understood from the above description, for example, the electric charge under the electrode E 11 is transferred to the bottom of the electrode E 15 at a considerable speed through the regions corresponding to the electrodes E 12 , E 13 , and E 14 . Can be done.

ところで、第3図に見られる電荷転送系があれ
ば、これを利用してランダム・アクセスの記憶装
置を得ることができ、この半導体記憶装置は、若
干低速ではあるが大容量であり、製造容易なもの
となる。
By the way, if there is a charge transfer system as shown in Fig. 3, it is possible to use it to obtain a random access memory device.This semiconductor memory device has a large capacity although it is a little slow, and is easy to manufacture. Become something.

第4図は本考案の一実施例の説明図であり、第
3図に関して説明した部分と同部分を同記号で示
してある。
FIG. 4 is an explanatory diagram of one embodiment of the present invention, in which the same parts as those explained in connection with FIG. 3 are indicated by the same symbols.

図に於いてWL1、WL2……WL1o,WL2oは語
線、D1,D2は不純物拡散領域、CTは周辺回路、
φ……φはクロツク信号、Reはリセツト端
子をそれぞれ示す。
In the figure, WL 1 , WL 2 ...WL 1o , WL 2o are word lines, D 1 , D 2 are impurity diffusion regions, CT is peripheral circuit,
φ1 ... φ5 are clock signals, and Re is a reset terminal, respectively.

図示例に於いて、電極E11,E12で1個の記憶セ
ルを構成している。即ち、電極E11に対応する領
域には通常の電荷転送素子と同じ原理で情報信号
(電荷)を蓄積し、電極E12を語線WL2に依り選択
するか否かに依り電極E11の領域に蓄積された情
報信号の選択、非選択を行なうものである。電極
E13はビツト線に相当するものであつて、例えば
多結晶シリコンで構成して良い。尚、語線WL1
は例えばアルミニウム等の金属とする。電極E13
も電荷転送素子と全く同じ原理で情報信号の転送
を行なうことができる。周辺回路CT内にはセン
ス回路、読み出し/書き込み制御回路、リフレツ
シユ制御回路、出力回路等の必要な諸回路が含ま
れるものとし、これ等はMIS電界効果トランジス
タで構成して良い。
In the illustrated example, electrodes E 11 and E 12 constitute one memory cell. That is, information signals (charges) are accumulated in the region corresponding to the electrode E11 using the same principle as a normal charge transfer element, and the region corresponding to the electrode E11 is stored depending on whether or not the electrode E12 is selected based on the word line WL2 . It is used to select or non-select information signals accumulated in a region. electrode
E13 corresponds to a bit line and may be made of polycrystalline silicon, for example. Note that the word line WL 1 and the like are made of metal such as aluminum. Electrode E 13
Also, information signals can be transferred using exactly the same principle as charge transfer devices. The peripheral circuit CT includes necessary circuits such as a sense circuit, a read/write control circuit, a refresh control circuit, an output circuit, etc., and these may be composed of MIS field effect transistors.

本装置では、例えば情報信号を読み出す場合、
ビツト線である電極E13にクロツク信号φを印
加し、例えば語線WL2、従つて電極E12で選択さ
れた電極E11に対応する領域に蓄積された情報信
号を電極E13に依り転送し、例えばクロツク信号
φ,φが印加された電極E14,E15に対応する
各領域を介して読み出すようにしている。ビツト
線である電極E13はその電極長Lが長いので、ク
ロツク信号φは図示の如き波形のものとし、そ
の立下りをゆるやかにして充分な押し出し効果が
得られるようにしなければならない。尚、電極
E13を余り長く採ると転送効率が低下するので、
例えば100〜500〔μm〕程度が好適と考えられ
る。
In this device, for example, when reading out an information signal,
A clock signal φ 5 is applied to the electrode E 13 which is a bit line, and the information signal accumulated in the word line WL 2 and thus the area corresponding to the electrode E 11 selected by the electrode E 12 is transferred to the bit line WL 2 by the electrode E 13 . For example, the signals are transferred and read out through the respective regions corresponding to the electrodes E 14 and E 15 to which the clock signals φ 1 and φ 2 are applied, for example. Since the electrode E13 , which is a bit line, has a long electrode length L, the clock signal φ5 must have a waveform as shown in the figure, and its fall must be gradual to obtain a sufficient pushing effect. Furthermore, the electrode
If E 13 is taken too long, the transfer efficiency will decrease, so
For example, about 100 to 500 [μm] is considered suitable.

以上の説明で判るように、本考案に依れば、電
荷転送素子を用いた記憶装置でありながら、ラン
ダム・アクセスが可能であり、しかも記憶セルに
は不純物拡散領域が不要であるから、高集積化す
ることができ、また、リフレツシユ時間は大きく
なる。従つて、若干低速ではあるが、大容量の記
憶装置を容易に製造することができる。
As can be seen from the above explanation, according to the present invention, although it is a memory device that uses a charge transfer element, random access is possible, and furthermore, an impurity diffusion region is not required in the memory cell, so it is highly efficient. It can be integrated, and the refresh time can be increased. Therefore, it is possible to easily manufacture a large-capacity storage device, albeit at a slightly slower speed.

更に、長い電極よりなる電荷転送素子に蓄積さ
れた電荷を、長い電極に電荷転送用のクロツク信
号を印加して選択された記憶セルの電荷を周辺回
路へ転送する構成としたので、高感度な情報の検
知が可能となる。
Furthermore, the charge accumulated in the charge transfer element consisting of a long electrode is transferred to the selected memory cell by applying a clock signal for charge transfer to the long electrode, resulting in high sensitivity. It becomes possible to detect information.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図及び第2図は電荷転送素子の動作を説明
する為の説明図、第3図は本考案の原理を説明す
る為の説明図、第4図は本考案の一実施例の説明
図である。 E11〜E15……電極、WL1,WL2……WL1o
WL2o……語線、D1,D2……不純物拡散領域、
CT……周辺回路、φ〜φ……クロツク信号
をそれぞれ示す。
1 and 2 are explanatory diagrams for explaining the operation of the charge transfer device, FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the principle of the present invention, and FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining an embodiment of the present invention. It is. E 11 ~ E 15 ... Electrode, WL 1 , WL 2 ... WL 1o ,
WL 2o ... Word line, D 1 , D 2 ... Impurity diffusion region,
CT...peripheral circuit, φ1 to φ5 ...clock signals, respectively.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 電極が別個の語線に接続された2個の電荷転送
素子を一組にして構成された複数の記憶セルと、
前記複数の記憶セルの一方の電極に沿つて形成さ
れた長い電極と、前記長い電極の端部に配設され
た一対の電極と、前記一対の電極の一方に隣接し
て配設された拡散層と、前記拡散層に接続された
周辺回路とを半導体基板に形成し、選択された前
記記憶セルを構成する電極下の半導体基板内に蓄
積された電荷を前記長い電極下の半導体基板内に
転送し、前記長い電極には立上がりに対して立下
がりが緩やかな波形の電荷転送用クロツク信号を
印加し、前記長い電極下の半導体基板内に転送さ
れてきた電荷を押し出し効果により前記一対の電
極下の半導体基板内に転送し、更にその電荷を前
記拡散層を介して前記周辺回路へ転送するように
したことを特徴とする半導体記憶装置。
a plurality of storage cells configured as a set of two charge transfer elements with electrodes connected to separate word lines;
a long electrode formed along one electrode of the plurality of memory cells; a pair of electrodes disposed at the ends of the long electrode; and a diffusion disposed adjacent to one of the pair of electrodes. layer and a peripheral circuit connected to the diffusion layer are formed on a semiconductor substrate, and charges accumulated in the semiconductor substrate under the electrode constituting the selected memory cell are transferred to the semiconductor substrate under the long electrode. A charge transfer clock signal having a waveform with a slow fall relative to rise is applied to the long electrode, and the charge transferred into the semiconductor substrate under the long electrode is pushed out to the pair of electrodes. A semiconductor memory device characterized in that the charge is transferred into the underlying semiconductor substrate and further transferred to the peripheral circuit via the diffusion layer.
JP14626576U 1976-10-29 1976-10-29 Expired JPS6116704Y2 (en)

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JPS5362276U JPS5362276U (en) 1978-05-26
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